新能源汽车肖成伟

1、未来几年内会出现更多电池生产商 专访动力电池专家肖成伟

新能源汽车的发展已经进入了一个火热阶段，无论新兴车还是传统车企，无论国内品牌还是国外品牌均在加速着新能源汽车产品的推出，新能源汽车的市场份额也在逐步提升。与此同时，对电池寿命、续航能力以及安全问题的担忧也成为了众多消费者购买新能源车的阻碍。
为此，我们邀请到了中国电子科技集团第18研究所的新能源汽车动力电池方面专家肖成伟老师，在疫情还未得到基本控制的当下，我们与肖成伟老师进行了一次电话专访，从这一次的对话中，我们对目前新能源汽车动力电池的实际情况以及发展趋势有了颇为深入的了解，也希望能给众多新能源购车者提供一些帮助。
问题一：新能源汽车采用的电池种类有很多，目前市场上比较常用的两个种类是磷酸铁锂电池和三元锂电池，它们的优缺点都非常突出，您比较看好哪一种电池的发展？
肖成伟：二者各有优劣，针对不同的应用领域，均会有比较好的发展。
磷酸铁锂电池有更好的安全性和低的成本，缺点是能量密度存在天花板，目前最好的可达到200Wh/kg，同时低温性能较差。三元锂电池优点是能量密度高，目前最高可超过300Wh/kg，低温性能较好，缺点是由于三元材料的热稳定性较磷酸铁锂材料差，三元锂电池的安全性较磷酸铁锂差，随着高镍三元材料的使用，电池的安全性需要重点关注和验证。另外由于钴的稀缺性，导致三元锂电池的价格较磷酸铁锂电池高。
整车的续驶里程及价格等在很大程度上影响着消费者的购车选择。从续驶里程、能耗和成本的角度分析，磷酸铁锂电池在经济型电动汽车方面预计有较大的市场份额，高端/高性能电动汽车预计以三元锂电池为主。
如何进一步降低电池成本是当前新能源汽车行业关注的焦点之一。目前采用三元材料体系的锂离子电池中，正极材料中含有镍和钴等贵重金属元素，同时中国在镍钴资源方面匮乏，基本上以进口为主，因此三元材料的成本占电池总成本大约在30%~45%。其中钴占一定比例，其作为稀缺资源价格昂贵且波动较大。目前三元锂电池发展的目标是提高三元正极材料中镍元素的含量，即发展高镍材料，降低钴元素的含量，甚至不用，这样才能更好地将成本降下来，但随着镍含量的提升，材料的热稳定性会变差，通过元素掺杂和表面包覆等方法加以改进。
问题二：前段时间比亚迪发布了刀片电池，对此您有何见解？这是动力电池领域一个比较大的进步吗？
肖成伟：比亚迪发布的刀片电池，是磷酸铁锂电池，它指的是长度在400mm以上的扁平化方形结构设计的电芯，极芯的极限长度可达2.5m，其大于传统磷酸铁锂电池的外形尺寸。比亚迪的刀片电池体现了较好的性能，如体积能量密度、安全性以及循环寿命等，都比较不错，成本也可以控制的比较好。比亚迪的刀片磷酸铁锂电池还是有不少技术创新，比如扁平化和超长结构叠片工艺的设计方案，高的内容空间利用率等。装载在比亚迪汉车型的刀片磷酸铁锂电池重量能量密度为166Wh/kg，体积能量密度为370Wh/L，集成后的电池系统能量密度可达140Wh/kg，体现了较好的技术指标。若电池成本有较好的控制，产品竞争力会很强。同时因为采用的是磷酸铁锂材料体系，能量密度等技术指标的提升存在天花板。
问题三：我们国家在电池安全方面，有什么新的进展？
肖成伟：目前对电池安全的测试，逐步从电池单体和模块转向电池系统。在动力电池安全的国家强制性标准中，除维持一部分单体的测试项目如过充、热箱、短路等外，大部分测试项目以电池系统为主。
锂离子动力电池安全性是复杂的综合性问题，为提高电池防止热失控的内在能力，改善电池本质安全，通过对正极、负极、隔膜和电解液等关键材料进行改进，如正负极材料的包覆改性、电解液添加剂、高浓度电解质及不燃电解质的应用等，提高电池的抗热失控特性，降低电池热失控的发生概率。
在国家强制性标准里面，较以往的推荐性标准增加了电池系统热扩散的测试项目，通过加热或者针刺等方式触发电池单体发生热失控，观察电池系统发生热扩散时电池系统的安全性。希望不发生热失控或者热扩散，但电池单体发生热失控及系统热扩散时，要求电池系统一定时间内不能发生着火/爆炸的现象，尽量降低安全事故发生时的严重性和对乘员的伤害，目前规定的时间是不小于五分钟，有些企业将该时间要求提高到了半小时，甚至一小时以上，给乘员足够长的逃生时间。
目前，我们在电池系统的热失控和热扩散控制技术方面取得了重大进展。比如通过电池能量定向释放技术，在发生热扩散的情况下，电池系统的安全性也可以得到有效保证。
问题四：今年，因为疫情影响，全球供应链吃紧，多供应商战略成为各行各业规避供应链风险的必然选择。对于新能源车企来说，面临同时使用多个不同品牌电芯的课题。那么，从技术角度来说，采用不同品牌的电芯组成电池包，是否可行？有没有隐患？
肖成伟：电池包由电芯，电池管理系统，热管理系统等组成，是一个整体，从技术角度来说，使用不同品牌的电芯进行电池包集成完全可行，不会影响电池包的整体性能，前提是选择的电芯性能相同。进行电池系统集成的主机厂要有比较雄厚的电池包集成的技术实力，包括严格的供应商评价体系、电池包技术正向研发能力，设计、制造、测试等都要遵循严苛的企业标准、国家标准以及国际标准，这样才能保证产品品质的安全性、可靠性和一致性。目前测试评价工作还是以新电池为主，电池包全生命周期的评价工作还是需要进一步加强和深入，如电性能的变化以及安全可靠性等等。
问题五：在中国的汽车动力电池领域，除了宁德时代一家独大，还有国轩、比克等出货较大的品牌，此外还有近两年快速崛起的塔菲尔、中兴等品牌，这些电池生厂商的技术和工艺水平是否存在较大的差异？你认为未来会有更多电池品牌出现吗？
肖成伟：目前我们国家已经是全球最大的车用锂电池生产国，一些电池企业在技术的先进性和工艺的成熟度上具备了很强的国际竞争力。我们国家的电池企业，尤其是现在新兴的企业，研发生产电芯统一化标准都很高，这得益于我们国家完善的锂电池产业链，以及较为完善的标准法规和管理体系。不同电池企业之间的技术路线和工艺水平虽有所差异，总体而言有一定产能规模的企业的电芯品质是有保障的，譬如产能规模不能低于3GWh，获得了16949体系认证等等。
不断提高电池的能量密度（包括体积能量密度和重量能量密度）是电动汽车发展的迫切需求，也是技术人员的永恒追求。从技术发展现状和趋势看，三元锂电池，尤其是采用高镍材料的三元锂电池，仍将是目前和今后一段时期的主流技术选择。还是要强调一点，不论是三元锂电池还是磷酸铁锂电池，安全性的考核与验证，包括新电池、使用中和使用后的电池，都要深入开展，以保证电池在全生命周期使用中的安全可靠性。
汽车电动化的趋势不可逆转，随着中国新能源汽车市场的蓬勃发展，电池市场的规模也将大幅增长，加上国家政策的推动，相信未来几年内会涌现出更多的电池企业，推动我们国家电池技术和产业全球竞争力的进一步提升。
问题六：消费者对于新能源汽车最大的担忧一个是安全，另一个就是电池衰减问题？请问您认为电池衰减的周期在什么样的范围才是合理的？
肖成伟：从理论上讲，电池在使用过程中性能衰减是必然的，通常表现为容量的降低。电池容量的衰减大致表现为先快后慢，一般而言电动车使用的初期电池容量衰减的会比较快一些，之后会逐步平缓。在目前情况下，电池质保期一般来说要求达到8年/16万公里，从国家标准看，容量衰减20%即到了寿命终止的要求了，但在实际使用中，每个人的驾驶习惯不同，使用的方式以及环境不同，对电动汽车的续驶里程的要求和感觉也不相同，一般情况下，电池容量衰减30%左右也是可以接受的。
本文来源于汽车之家车家号作者，不代表汽车之家的观点立场。

2、2015年国务院发布的《中国制造2025》中对动力电池有什么要求？

明确提出到2020年，我国动力电池要达到能量密度300wh/kg，2025年达到400wh/kg，到2030年达到500wh/kg。

目前，国内企业和机构都在研究如何提高动力电池的能量密度，着力研发可以延长电动汽车行驶里程、降低电动汽车造价的新型池技术，以增加新能源汽车的续航里程。国产动力锂电池进入高比能时代。

国家新能源汽车重点研发专项总体专家组成员肖成伟认为，动力电池技术变化趋势正向着高比能量方向发展，这与国家发展纯电动的战略取向密切相关。在2015年国务院发布的《中国制造2025》中，明确提出到2020年，我国动力电池要达到能量密度300wh/kg，2025年达到400wh/kg，到2030年达到500wh/kg。

中国工程院原副院长、国家制造业创新中心专家组组长干勇此前表示，根据目前产业技术攻关趋势，到2020年我国动力电池行业的动力电池系统能量比有望达到350wh/kg。这意味着在电池体积大幅缩小的情况下，纯电动汽车的续航里程将普遍增加至400到500公里水平，而成本也将大大下降。

目前，国能电池已与包括福田汽车、安凯客车、南京金龙、长安汽车、郑州日产、珠海银隆新能源、百路佳等国内80%以上的客车企业进行配套和批量供货，并入驻上海机动车检测中心。在2017年公布的293、295等多批工信部新产品公告中，国能电池的装配数量排名第二。

3、2015年国务院发布的《中国制造2025》中对动力电池有什么要求？

明确提出到2020年，我国动力电池要达到能量密度300wh/kg，2025年达到400wh/kg，到2030年达到500wh/kg。

目前，国内企业和机构都在研究如何提高动力电池的能量密度，着力研发可以延长电动汽车行驶里程、降低电动汽车造价的新型池技术，以增加新能源汽车的续航里程。国产动力锂电池进入高比能时代。

国家新能源汽车重点研发专项总体专家组成员肖成伟认为，动力电池技术变化趋势正向着高比能量方向发展，这与国家发展纯电动的战略取向密切相关。在2015年国务院发布的《中国制造2025》中，明确提出到2020年，我国动力电池要达到能量密度300wh/kg，2025年达到400wh/kg，到2030年达到500wh/kg。

中国工程院原副院长、国家制造业创新中心专家组组长干勇此前表示，根据目前产业技术攻关趋势，到2020年我国动力电池行业的动力电池系统能量比有望达到350wh/kg。这意味着在电池体积大幅缩小的情况下，纯电动汽车的续航里程将普遍增加至400到500公里水平，而成本也将大大下降。

目前，国能电池已与包括福田汽车、安凯客车、南京金龙、长安汽车、郑州日产、珠海银隆新能源、百路佳等国内80%以上的客车企业进行配套和批量供货，并入驻上海机动车检测中心。在2017年公布的293、295等多批工信部新产品公告中，国能电池的装配数量排名第二。

4、?动力电池打响“去钴战”

作者 ｜ 刘丹丹
编辑 ｜?王双双
5月18日，蜂巢能源的“无钴，芯未来”发布会，又一次将贵金属钴推上舆论关注的焦点。
作为一种银灰色富有光泽的金属，钴曾经是颇受艺术家青睐的蓝色颜料来源。然而伴随着电动汽车浪潮的兴起，钴“摇身一变”成为锂电池制造过程中不可替代的正极材料。
一边是水涨船高的钴金属价格，一边受制经济与工业水平大量使用童工的非法采矿，在非洲刚果（金）这片钴金属主要产地上，每一克钴元素可能都掺杂着鲜血。
不过，从今年开始，这种“魔幻”的现实或将得以改善。2月份特斯拉表示将自主研发含钴量可能为零的新电池、3月比亚迪推出刀片电池、5月宁德时代透露无钴电池技术储备、广汽新能源表示石墨烯电池量产研发工作将从实验室走上实车…...对于多家车企的一系列举动，业内人士表示，一场动力电池“去钴战”正在打响。
01
企业的“去钴化”探索
一直以来，在动力电池产业中，磷酸铁锂与三元材料电池之间的技术路线之争未曾停歇。更加安全的磷酸铁锂电池能量密度不高，续航能力更强的三元材料电池稳定性较差。尤其值得注意的是，三元锂电池在制造过程中还必须使用昂贵的钴金属当作正极材料。
尽管现在大部分车企在生产电动车时，都选择了三元锂电池，但“去钴”仍是新能源巨头车企以及动力电池厂商的重要研究课题之一。
作为全球新能源电动车的风向标，特斯拉也长期饱受电池成本之苦，公司CEO马斯克一直有着“无钴”的想法。2018年6月，对于有观点认为钴供给稀少将成为Model3扩产的“绊脚石”，马斯克回应称，旗下电池的钴使用量已低于3%，次代电池用量还将降至零。今年2月18日，特斯拉对外透露消息称，其将自主研发新电池。有业内人士告诉记者：“这种新电池的含钴量可能为零”。据了解，特斯拉将在5月第三周举办的“电池日”公布最新的“无钴”电池技术。
3月29日，比亚迪正式发布刀片电池。按照比亚迪官方透露的数据，刀片电池有极强的安全性和稳定性，在普通磷酸铁锂难以解决的能量密度问题上实现了不小的突破，“未来两年内规划单体能量密度提升至180Wh/kg，系统能量密度提升至160Wh/kg”。对此，业内人士评价道：“当更加安全的刀片电池克服了能量密度难题，三元材料电池将很快失去霸主地位。”
5月11日，宁德时代也透露了新研发方向。在2019年业绩发布网上说明会上，宁德时代董事长曾毓群表示，宁德时代有自己的无钴电池技术储备，目前研发进展顺利，正在想办法完善供应链，“因为是一个全新的、颠覆性的产品”。
5月13日，广汽新能源也对外宣布，今年底石墨烯电池量产研发工作将从实验室走向实车，广汽新能源埃安车型将搭载相关技术成果。据了解，这种“超级快充电池”仅需8分钟就可以将电池充电至85%，充电时间与传统燃油车的加油时间相当。
仅仅5天之后的5月18日，蜂巢能源正式发布两款无钴电池。在技术上，蜂巢选择通过用与钴相近的同族元素替代钴来实现“去钴”。据了解，该产品最早将于2021年6月份推向市场。
02
多重因素推动企业“去钴”
为什么“去钴”会成为趋势？这背后不仅涉及成本与技术，也牵扯到企业社会责任。
公开数据显示，截至目前全球探明的钴资源储量仅为700万吨左右。“由于战略稀缺性，中国、澳大利亚以及加拿大境内的钴矿资源已经处于限制开采状态。而伴随着5G的普及，钴价格更是一路水涨船高，今年最高已经达到28万元/吨，历史最高记录达到80万元/吨。”一位材料专家告诉记者。
以特斯拉曾经于2018年公布的Model3电池钴用量4.5kg/辆这一数据为例，按照当年年底钴报价34.7元/吨的价格计算，在2018年卖出约为138000辆Model 3的特斯拉，仅为生产Model 3就将花费超过2.15亿元购买钴金属。对于所有如特斯拉一样使用三元锂电池的车企来说，这将是一笔巨大的成本。
在成本之外，技术瓶颈也是“去钴化”的一个原因。国家“863”计划节能与新能源汽车重大项目总体专家组专家肖成伟曾表示，三元锂离子动力电池目前已经看到能量密度的“天花板”了，高镍材料、碳硅负极的锂电池单体能量密度最高在300Wh/kg左右，正负不超过20Wh/kg。
而最新公开数据显示，目前实现量产的三元锂电池单体能量密度普遍已经达到200wh/kg，包体160wh／kg，这意味着行业“天花板”已经触手可及。有动力电池研究人员告诉记者：“三元锂电池短期内已经很难有大的突破，厂商的下一步要么是研究去钴降低成本，要么是寻找新的技术突破口。”
或许相比于成本以及技术这两个原因，企业社会责任看起来与钴金属没有太大关系，但事实上这也是企业考虑“去钴”的重要原因。
位于非洲的刚果（金）地区拥有着占全球已探明钴储量的49%，但受限于经济以及工业发展水平，刚果（金）地区有大量的手抓矿（人力开采，往往使用童工）以及非法开采。同时，在童工、黑矿问题之外，非法采矿也给当地环境带来了一系列污染，受此影响，部分村落肿瘤发病率居高不下。对于使用钴的电动车型，有媒体曾经用“生来带着‘原罪’”来形容。
03
“去钴”存在无限可能
一边是新能源汽车产业对钴元素的依赖居高不下，一边是成本、技术以及企业社会责任要求实现“去钴”，“摆在企业面前的是一条两难的路。”动力电池专家告诉记者。
据上述专家介绍，钴作为三元电池的重要原料之一，主要起稳定结构的作用。目前还找不到其他的新材料可以替代钴在三元电池中的作用。三元电池谈论‘去钴化’只能说是降低钴的用量，如果想实现完全去钴，未来两到三年内，全球电池厂商都做不到量产。
“目前，三元材料的去钴发展方向，一是让材料具有更高电压，二是使材料具有更高容量。其中，在具备更高电压路线上，如果想要实现去钴，三元材料镍钴锰则变成二元材料镍锰酸锂，但目前还没有能与之匹配的电解液。因此目前更可能实现的路线是寻找高容量的材料”，在阐述完“去钴”路线后，该专家还告诉记者他关于特斯拉无钴电池的猜想，“或许是干电池技术+超级电容”技术。
据了解，特斯拉曾于2019年5月收购了全球超级电容与干电极技术领域的龙头企业——Maxwell，其已经在电池“去钴”上探索了多种可能。
在三元材料之外，该专家认为，本质为磷酸铁锂电池的刀片电池如果能突破能量密度限制，或许将有机会取代三元锂电池的地位。蜂巢能源最新发布的通过用与钴相近的元素替代的路线也存在无限可能。只不过，一切都需要交给时间来考验。
本文来源于汽车之家车家号作者，不代表汽车之家的观点立场。

5、纯电动车要颠覆燃油车？别再开玩笑了，电池成本很高

近段时间，车圈内关于新能源汽车的话题不断，先是大众集团CEO赫伯特?迪斯表示，2021年大众就能靠电动车盈利。然后是保时捷CEO奥利弗·布卢姆指出，保时捷911未来不计划推出电动车，尽管会有增加新能源车型，但内燃机永远不会停产。

随后，PSA集团CEO唐唯实面对媒体时更是指出，只要取消相关补贴，纯电动车的市场需求就会崩溃。而宝马集团研发总监弗罗里希在面对媒体时同样直言“纯电动车只有政策需求，没有市场需求”。因此，目前市场上在售的标致、雪铁龙以及宝马品牌的全新纯电动车型，均没有采用独立的纯电平台，而是沿用燃油车型的架构。

PSA集团CEO唐唯实认为，尽管各地政府都在大力推广新能源汽车，但基础设施建设不足、电价的不稳定性等因素，都成为了阻碍车型普及的不利因素，而这些很难在短期内获得本质上的变化。但是，真正制约新能源车发展的，是动力电池。

由于开发纯电动架构的成本过高，宝马已停止相关架构的开发，现时的新能源车均基于燃油车架构打造，例如刚发布的i4。

电池能量密度提升慢

一方面是动力电池技术难以取得突破。在2018年2月举行中国新能源动力电池暨储能产业大会上，国家“863”计划节能与新能源汽车重大项目总体专家组专家肖成伟表示：目前三元锂离子动力电池目前已经看到能量密度的“天花板”了，在可以实现产业化的下一代动力电池浮出水面之前，高镍材料、碳硅负极的锂电池单体，到2020年能量密度可达到300Wh/kg左右。

到了2019年世界新能源汽车大会，宁德时代新能源科技有限公司董事长曾毓群向外界表示：系统能量密度在2025年系统能量密度可以达到250Wh/kg。短短一年多的时间，锂离子动力电池的能量密度，从原来预测的2020年达到300Wh/kg，缩水至250Wh/kg，且时间更是推迟了5年。由此可见，电池技术要取得明显的进步，并非易事。

电池成本依旧很高

制约新能源汽车发展另一个因素，是生产成本居高不下。与燃油车不同，当车辆实现大规模生产后，生产数量越大，单品造价就越低，生产企业就获得利润越高。但新能源汽车则不一样，因为动力电池成本占整车售价金额的三分之一以上，而车厂采购动力电池的价格，不会因量大而大幅下降。

此前，瑞士联合银行对松下、LG化学、三星SDI和宁德时代这四家动力电池主流企业生产的动力电池进行评估。报告指出，成本最低的是松下，为0.76元／Wh；最高的是宁德时代，高达1.03元/Wh。如果一辆纯电动轿车，搭载宁德时代生产，容量为50kWh的动力电池包，其电芯成本就超过了5万元，且还没算电芯的封装成本。

在高成本下，车企为保证利润，新能源车的售价普遍比同级别燃油车高。目前，在国内市场，装配电池容量在50kWh左右的中国品牌A级纯电动车，享受补贴后售价为14万元左右。而同品牌、同级别的燃油车起售价仅在7万元左右，比纯电动车售价低一半。如果花纯电动车相同的钱，则可以购入同品牌的中高配B级燃油轿车。在用户最为敏感的价格层面，纯电动车高成本是天生的劣势。

短期内取得技术突破可能性不高

更为重要的是，在未来短时间里，动力电池很难取得技术性的突破。或许大家都听说过石墨烯这种材料，前些年实验室中的科研人员，用这种新型材料制成了动力电池，宣称拥有低阻抗、高稳定、支持超级快充等颠覆性的优势，是纯电动汽车的绝配。但时隔多年，纯电动汽车依旧使用三元锂电池或磷酸铁锂电池，只是通过不同的材料配比、改变电芯形状或改变封装形式等方法，在有限的范围内提升动力电池的能量密度和输出效率。

最近，美国Real Graphene公司对外宣布，将推出一款10000mAh石墨烯电池充电宝，可支持60W快充，单口最高22.5W，并在美亚开卖，这可能是石墨烯电池实现商业量产的标志。然而，据Real Graphene公司介绍，达到量产后的石墨烯电池，成本比锂电池高30%。

问题来了，捣鼓了这么多年的石墨烯电池，到头来成本还比锂电池高，难道用户真的愿意为了追求那么一点性能的提升，而耗费更多的支出吗？而且这款石墨烯充电宝的使用性能，现在的聚合物锂电池同样做到了。

其实继石墨烯电池之后，世界各地的科研人员也相继对新型动力电池发起技术攻关。最近，美国宾夕法尼亚州立大学科研团队联合科技公司EC Power宣布，已经在动力电池上取得了突破性进展，发明了高比能的新型电池——SEB电池，并将成果发表于国际期刊《Science Advances》。该团队提出了“钝化电池”和“加热使用”的全新理念，通过超稳定材料来制作电池再结合加热使用，旨在提高纯电动汽车的电池安全性、耐候性和耐久性。然而目前为止，这些号称能颠覆新能源车现状的新型动力电池，均存在于实验室之中。

综上，以纯电动车为主的新能源汽车，在现阶段的电池技术下，充电时间、耐候性、成本均难以得到改善到消费者真正能认同的地步，尤其是成本问题。有新能源汽车产业相关报告指出，纯电动汽车的续航里程在400km以上，就可缓解消费者的里程焦虑，但要真正被消费者接受，是动力电池成本降至0.6-0.7元/Wh，即在目前的基础上下降35%-40%。由此看来，纯电动车真的“只有政策需求，没有市场需求。”

文 | 彭梓朗

本文来源于汽车之家车家号作者，不代表汽车之家的观点立场。